کتاب تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب نشر پژوهشگاه نیرو

غالباً از هیدروژن به‌عنوان راه حل نهایی برای چالش­های متعدد ناشی از گرم شدن کره زمین و کمبود سوخت‌هایی چون نفت و گاز یاد می­شود. امروزه بیشترین هیدروژن تولید‌شده در سطح جهان از سوخت­های فسیلی به‌دست می­آید، زیرا این روش تا به امروز مقرون‌به‌صرفه­ترین روش بوده است. اما برای جلوگیری از مشکلات ناشی از آلودگی هوا و محدود بودن منابع مورد‌استفاده در روش­های تولید هیدروژن مبتنی بر سوخت‌های فسیلی، هیدروژن را باید از آب استخراج کرد.

امروزه رویکردهایی پیرامون سیستم­های انرژی بدون نیاز به سوخت فسیلی، در حال شکل­گیری است و ایده استفاده از یک سیستم مبتنی بر انرژی تجدید­پذیر که احتمالاً با برخی از شکل‌های انرژی اتمی ترکیب شده باشد، بیش از پیش مقبولیت یافته است. اگر بخواهیم با چالش­های اشاره‌شده توسط هیئت بین­دولتی تغییرات اقلیمی[1] و دیگران روبه‌رو شویم، ناگزیریم که در زمان محدودی تغییرات بی‌شماری را در سیستم­های انرژی ایجاد کنیم. رویکرد رو به افزایش استفاده از انرژی­های تجدیدپذیر در مقیاس صنعتی و همچنین روش‌هایی جهت ذخیره­سازی در مقیاس بالا نیاز اصلی این صنعت است تا بتواند نوسانات ناشی از منابع انرژی مانند باد و نور خورشید را جبران کند. افزون‌بر‌این، بخش حمل و نقل به سوختی نیاز دارد که سال­های متمادی و شاید تا ابد بتواند از آن استفاده کند. البته می­توان هیدروژن را از موجودات زنده تولید کرد، اما این روش تنها بخش کوچکی از نیاز را پوشش می­د­هد. در سیستم­های آتی انرژی، تبدیل انرژی الکتریسیته به سوخت اجتناب‌ناپذیر است. قدم اول تولید هیدروژن از شکافت آب[2] است. برای تفکیک آب روش­های متعددی وجود دارد، اما تنها روش عملی برای این فرایند در مقیاس بزرگ و صنعتی، الکترولیز آب است.

در فصل اول این کتاب، بعد از مقدمه، به‌طور مختصر به بیان انواع روش­های اصلی تولید هیدروژن همراه با مزایا، معایب، راندمان و هزینه آنها پرداخته می­شود.

در فصل دوم، اصول عملکرد به همراه ویژگی­های فنی سیستم­هایی که هر فناوری را شامل می­شود، به تفصیل مورد‌بحث قرار گرفته است. همچنین، مواد اولیه مورد‌استفاده و نیازهای انرژی مربوط به هر روش بررسی می‌شوند.

در فصل سوم، توسعه الکترولیز آب در طول دویست سال گذشته از زمان کشف الکترولیز آب مورد‌بررسی قرار می­گیرد.

فصل چهارم، به بازبینی فنی الکترولیز و بازنگری در ترمودینامیک و فرایندهای کلی در یک سلول الکترولیز می‌پردازد.

در فصل پنجم، به بررسی فناوری تجدیدپذیر الکترولیز آب جهت تولید هیدروژن پرداخته می­شود. در این فصل، انواع الکترولایزرها و اجزای آنها، قطعات سلول، بازدهی کلی، ترمودینامیکی و الکتریکی مورد‌تجزیه و تحلیل قرار می­گیرد.

در فصل ششم در مورد هزینه­های تولید هیدوژن، وضعیت صنعتی­سازی و شرکت­های تولیدکننده الکترولایزر بحث می­شود. اطلاعات و آمار کلیدی الکترولایزرهای تجاری موجود در این فصل جمع­آوری شده است.

فصل هفتم، به فرایند الکترولیز هم‌زمان کربن دی‌اکسید و بخار برای تبدیل کربن دی‌اکسید به گاز سنتز برای یک کارخانه تولید سوخت فیشر-تروپش و بررسی هزینه آن می­پردازد.